关于文物保护中的激光技术应用价值

关于文物保护中的激光技术应用价值

祖标林

濮阳市戚城文物景区管理处457000

摘要：激光是20世纪才产生的一种特有的射线，它通过数十年的科技进步，被广泛地运用于各个领域，并在文物的保护上，获得了一些成果。本文对激光等技术展开了深入地剖析，并对其特性进行了剖析，并对其在文物保护中的发展趋势进行了论述，以期为其在文物保护中的运用提供更多的借鉴。

关键词：激光技术；文物保护；应用研究

文物是指在人们的日常生活中，被人们所保存的、有一定的艺术性和历史性的东西，是一种宝贵的文化财产。随着时间的推移，这些古物的品质也会发生一定的变化，有些古物甚至会消失。文化是不可再生的，所以很有价值，要好好保护。在文物的检测领域，目前已经发展出了微观检测与非破坏检测两种技术，而在这两种技术中，激光检测技术就占了相当大的比重。

一、激光技术在文物保护中的应用价值

(一)三维激光扫描技术

20世纪90年代兴起了三维激光扫描技术，该技术能够对一些具有较大空间结构的形貌进行成像，并能对空间结构进行有效地检测。相对于其它测量方法，该方法具有高密度和高速度的优势，已被用于文物信息提取和文物病害调查。激光扫描是利用发射的激光来探测目标的位置，利用相应的软件来建立目标的3D建模，并把有关的参量转换为数据，然后由工作人员保存这些数据。在法国，人们通过3D扫描技术搜集到的关于巴黎圣母院的资料，对后来的复原工作起到了很大的作用。这些资料是在法国发生大火时搜集到的。三维激光技术还能检测到一些古建筑的破损情况，通过和原来的建筑相比较，可以很容易地画出一幅3D的破损情况地图。三维激光技术对流动的文化遗产也有很好的保存效果，并在秦始皇的彩绘陈列中被广泛运用。

(二)激光清洗技术

与其它的清洁技术相比，激光清洁技术更具优越性，可以实现准确的位置，清洁效果好，既可以清洁无机污染物，也可以清洁有机污染物，并且在清洁过程中，不会对文物造成污染。此外，该技术还可除去古物上残留的烟尘和油漆等杂质。这项技术也可以用来清理沙石的污垢。曾有一家科研单位，在山西大同的云冈石窟内，使用了一种激光清除了烟雾和油墨的方法，这是第一次大规模的实物文物清理工作。通过对古建筑材料进行湿法冲洗，可以有效地清除古建筑材料上的黄污，表明了该方法的有效性。激光清洗技术也能被用来清除青铜文物表面的有害物质，它是利用液体薄膜法，利用激光垂直辐射的方法进行清洗，能够持续地优化液体薄膜材质和厚度，提高清洗工作的安全性。

(三)激光拉曼光谱分析

由于激光拉曼光谱分析空间分辨能力强，对古物无损害，且抗干扰能力强，操作简单，数据直观，因此被广泛用于研究材料的分子结构。利用拉曼光谱技术，可以对古代壁画颜料的化学成分进行研究，从而可以对壁画中的锈蚀因子进行研究，有的学者利用该技术，对仰韶文化彩陶的彩绘区域进行了研究。在2022年，一些研究人员利用激光拉曼光谱仪，对太行纪念碑所收藏的一件铁制品的腐蚀部位进行了检验，并确定了其腐蚀物质组成。

(四)激光剥蚀技术

由于激光的高能特性，它可以和其它的分析设备结合使用。因为文物是不可再生的，所以对它的保存和保存就显得尤为重要。其中，激光剥离技术具有很好的应用前景。采用激光剥离法对大气中的大气颗粒物进行剥离，并将其送入感应耦合器，实现对大气中元素微区的观测。该方法具有高敏感性和快速检测的特点。卢芳琴等人于2018年应用此方法对三处不同地点的青砖进行了测试，得到了各个样本的特征谱，结果显示此方法能在极少损害的前提下实现对古建筑的快速定性定量。现在，这种方法经常用于对诸如古老的玻璃器皿之类的文化遗产进行检测。

二、激光技术存在的不足

(一)激光清洗技术存在的不足

在使用激光清洗技术的过程中，由于要对激光的能量进行适当地设置，所以要进行大量的试验来收集资料，耗时长。由于文物组成多种多样，目前尚未确定一个适当的清洁临界值范围，在确定的过程中，还需进一步理解激光的作用和波长对清洁效果的影响。尽可能使其与古建筑的恢复要求相匹配，并做好调整的准备。若其小于最优条件，则会使清洁效率降低。若设定的数值过高，将会对遗物造成伤害。因为文化遗产是一种非可持续发展的自然资源，它的破坏将给社会带来难以挽回的损失。相对于传统的化学法和人工法，由于其成本的增加，使得该技术并未得到广泛应用。另外，在进行清洁工作后，对古物也会造成一定的损伤，清除掉表面的油层是很有意义的。

(二)激光三维扫描技术存在的不足

利用激光进行3D扫描时，样品的测量结果与实际测量结果有一定的差别。比如，在对圆弧形状物体进行检测时，可能会出现精度降低、对扫描效果产生不利的影响、对文物资料的不完备等问题。虽然工作人员已经获得了物体表面的纹理信息，但并不能确保它的真实性。如果是不透明的物体，那么激光就不能进入物体，所以工作人员就不能获得物体的材料，也就不能知道物体的温度和组成。

(三)激光拉曼光谱技术存在的不足

在实际使用中，由于受拉曼技术中的光学参量的影响，振荡峰的交叠，使得检测精度较低。经过长期地掩埋，古器物的组成会有一定的变化。在对古物进行分析的同时，在对古物进行分析时，很可能在古物的分析中引入一些新的杂质，严重地降低了测定的准确度。由于拉曼光谱在考古研究中的使用越来越多，对野外观测的要求也越来越高，如何改进技术，使之不受外部环境等因素的干扰，成为了科研人员亟待解决的问题。

三、发展方向

(一)激光清洗技术发展趋势

目前，国内对激光清洁技术的研究与开发尚处于起步状态，今后还将大力发展激光清洁技术。采用激光器本体，可添加显示光源，并可对激光器本体进行剖析，使激光使用的安全得到了保证。通过对机器人进行非接触的清洁和对机器人进行非接触的清洁，可以起到一定的保护作用。不管是石头的，或者是陶器的，采用激光清洁技术都可以保证其表层材料的稳定性。工作人员在进行科研的时候，要对文物进行清洁的方法进行分析，对于较为薄弱的文物，要使用保护液膜，对其进行一个个地筛选，以提高整个清洁的效率，从而将激光清洁技术推广到更多的地方。

(二)激光三维扫描技术发展趋势

目前，基于该技术的3D扫描还存在诸多难点，主要集中在成像环节，比如要对大量的数据进行分析和排除噪声等。今后仍需建立更多的智能化算法，以减少仿真所建立的模式噪音，以利于模式建立。另外，在3D扫描技术和VR技术的结合上，还能提高3D建模的准确性，对文物的数字化保护也有很大的帮助。至于对古物的测量，则尽量降低检测数据与仪器本身的偏差，将外部环境的干扰降到最低，以提高总体的测绘准确度。

(三)激光拉曼光谱技术发展趋势

在文物的保护中，许多地区都使用了拉曼光谱技术。他们要按照设计图，算出材料的面积，以及相应的比例，以及各种颜色的比例。工作人员可以通过对各种涂料的成分及配比进行分析。在古生物学研究领域，人们普遍认可这种方法可以提供分子振动信息，可以辅助DNA的检测，具有较高的灵敏度。

参考文献

[1]王晨露，冯圆媛，尤文浩，等.激光技术在文物保护中的应用[J].激光与光电子学进展，2022(17)：27-36.

[2]卢芳琴，胡明珠，柳杨，等.利用激光诱导击穿光谱分析法检测文物的土体成分[J].广州化工，2022(17)：120-123.

[3]麦贤敏，王晓亮，钟磊，等.三维激光扫描在文物建筑保护中的应用—以德格印经院为例[J].中国名城，2022(8)：21-28.

作者简介

祖标林(1971-)，男，汉族，河南长垣市人，专科，濮阳市戚城文物景区管理处助理馆员，研究方向:文博研究。